用于環境分析測量的電感耦合等離子體電磁流量計
來源: 發布日期:2019-04-25 14:46:46 作者:
如果我們想過健康的生活,我們需要了解環境中不良化學元素的性質和含量。如果市政委員會想要清理一塊土地來開發新的郊區,就需要知道土地上是否存在重金屬或砷等有毒物質。同樣,飲用水源,地表水體和捕撈區域的管理者需要了解其水質,以確定其是否含有過量的不必要的物質,必須將其除去。并且為了使空氣質量良好,漂浮在空氣中的固體顆粒中的微量元素含量不能太高。
在環境領域之外,還有其他地方有助于識別和量化存在的元素 - 例如確定潤滑油中的金屬濃度以確定發動機磨損的速度或濃度在農業土壤中的肥料,以確定是否需要額外的肥料。
流量計和控制器在這里也發揮著重要作用。作為分析市場的行業專家,請允許我解釋一下它是如何運作的。 電感耦合等離子體 - 原子發射光譜法,ICP-AES
如您所見,有許多應用可以了解存在哪些化學元素以及含量是多少。ICP-AES是一種很好的分析技術,用于測量固體,液體和氣體中元素的性質和濃度。這個縮寫詞代表電感耦合等離子體 - 原子發射光譜法。由于其高精度 - 高達ppb(十億分之一)范圍 - ICP-AES特 別適用于分析痕量元素,即非常低的濃度。該技術非常適用于檢測金屬(如汞)和類金屬(如砷),可同時分析數十種元素。但這種技術的背后是什么 - 以及如何謹慎地輸送氣體?
通過電磁流量計控制氬氣供應
簡短版本:元素分析的ICP-AES方法使用電感耦合等離子體產生待測樣品中元素的激發原子和離子,其特征光譜使用原子發射光譜法(AES)測量,因為它們返回到它們的基態。光譜中線的強度與樣品中元素的濃度成正比。
ICP-AES設備只能分析液體樣品。這對于水來說并不是一個問題,但是土壤樣品和其他固體物質會讓事情變得有些棘手。要解開化學元素,必須將樣品溶解在強酸中:王水,鹽酸和硝酸的混合物。蠕動泵將樣品液體從儲存容器中吸出并將其輸送到霧化器,霧化器將液體變成氣溶膠形式或霧狀。為了精確調節霧的濃度 - 并在必要時稀釋它 - 在電磁流量計的幫助下向噴霧器供應氬氣流。然后霧進入反應室,在那里它與已經在室中的等離子體碰撞。
如果您提供的氣體具有足夠的能量 - 通過使用線圈將高電壓通過氣體 - 那么一些氣體原子會釋放電子。除了原始的氣體粒子,你現在還有負電子和帶正電離子的混合物。這種帶電粒子的“電離氣體混合物”稱為等離子體; 除了固態,液態和氣態之外,等離子體被認為是物質可以存在的第四種狀態。使用ICP,氬氣構成等離子體的基礎,并且必須使用電磁流量計以極高的精度供應這種氣體。等離子體具有約7000攝氏度的非常高的溫度。因為等離子體必須始終具有正確的成分,所以精確且連續的氬氣流是重要的。為了保護外界免受這種高溫的影響,
調節霧氣
當具有待測化學元素的霧與等離子體碰撞時,這些元素也轉化為等離子體。這些元素吸收了很多能量,使它們進入激發態。元素不喜歡處于興奮狀態,因此他們試圖以較低的能量水平返回基態。在此過渡期間,元件發出的輻射是每個元素的特征。通過光譜儀測量該輻射,并且測量的輻射的強度與樣品中所討論的元素的量成正比。
由于每個元素都有自己特有的發射輻射波長集,因此您可以使用此技術同時識別多個元素。如果您有相關元素的校準曲線,或者您在過程早期將霧化器內部標準輸入,那么您也可以量化這些量。
光譜儀,ICP-AES或ICP-OES
AES部件內的光譜儀是鏡子,棱鏡,條,單色器/多色儀和探測器的組合,可引導并最終測量發射的輻射。為了防止對該過程的任何破壞 - 例如吸收含氧氣體的輻射 - 這些光學物體所在的區域不斷用氮氣沖洗。這種氣流不必非常精確,但必須具有高度可重復性。電磁流量計的使用對于確保這種可重復性至關重要。順便提一句,您可能會遇到ICP-OES(光學發射光譜法)這一術語,它是ICP-AES(原子發射光譜法)的替代名稱。這是同一技術的兩個不同名稱。
ICP-MS
ICP-MS是一種用于元素分析的類似技術; 最大的區別是檢測方法不是光學的。來自等離子體的帶電粒子進入質譜儀(MS); 這里,它們基于它們的質荷比分離,并且記錄這些帶電粒子中的每一個的相對比率。ICP-AES在大氣壓下進行,但ICP-MS需要真空。ICP-MS的檢出限低于ICP-AES。
在環境分析中,您不僅可以查看樣品中元素的總量,還可以查看元素是以游離形式還是以化合物的組分形式存在。舉例說明:無機砷化合物通常比有機砷化合物毒性更強化合物。您可以使用ICP-AES和ICP-MS來區分不同形式的元素,這一過程稱為“物種形成”。然而,這需要在ICP過程之前將不同形式彼此分離,例如通過離子交換色譜(IC)。因此,IC / ICP組合非常普遍。
用于ICP-AES的質量流量計和電磁流量計
首次發明ICP時,手動添加氣體。當ICP變為自動化時,氣體調節也是自動化的,并且引入了質量流量計。質量流量計和電磁流量計是ICP-AES中用于供應惰性氣體的裝置。如果您有良好的氣體調節,整個系統更準確,更穩定,可以降低檢測限。鑒于日益嚴格的質量和環境標準,這是有幫助的。
Bronkhorst為分析市場提供流量計; 我們的客戶包括許多大型分析設備供應商。這些客戶通常會提供特定的“歧管”解決方案。在這些解決方案中,多個功能被集成到一個單獨的主體中,為客戶定制。在空間越來越受限制的實驗室中,占地面積小的緊湊型儀器變得越來越重要。
在環境領域之外,還有其他地方有助于識別和量化存在的元素 - 例如確定潤滑油中的金屬濃度以確定發動機磨損的速度或濃度在農業土壤中的肥料,以確定是否需要額外的肥料。
流量計和控制器在這里也發揮著重要作用。作為分析市場的行業專家,請允許我解釋一下它是如何運作的。 電感耦合等離子體 - 原子發射光譜法,ICP-AES
如您所見,有許多應用可以了解存在哪些化學元素以及含量是多少。ICP-AES是一種很好的分析技術,用于測量固體,液體和氣體中元素的性質和濃度。這個縮寫詞代表電感耦合等離子體 - 原子發射光譜法。由于其高精度 - 高達ppb(十億分之一)范圍 - ICP-AES特 別適用于分析痕量元素,即非常低的濃度。該技術非常適用于檢測金屬(如汞)和類金屬(如砷),可同時分析數十種元素。但這種技術的背后是什么 - 以及如何謹慎地輸送氣體?
通過電磁流量計控制氬氣供應
簡短版本:元素分析的ICP-AES方法使用電感耦合等離子體產生待測樣品中元素的激發原子和離子,其特征光譜使用原子發射光譜法(AES)測量,因為它們返回到它們的基態。光譜中線的強度與樣品中元素的濃度成正比。
ICP-AES設備只能分析液體樣品。這對于水來說并不是一個問題,但是土壤樣品和其他固體物質會讓事情變得有些棘手。要解開化學元素,必須將樣品溶解在強酸中:王水,鹽酸和硝酸的混合物。蠕動泵將樣品液體從儲存容器中吸出并將其輸送到霧化器,霧化器將液體變成氣溶膠形式或霧狀。為了精確調節霧的濃度 - 并在必要時稀釋它 - 在電磁流量計的幫助下向噴霧器供應氬氣流。然后霧進入反應室,在那里它與已經在室中的等離子體碰撞。
如果您提供的氣體具有足夠的能量 - 通過使用線圈將高電壓通過氣體 - 那么一些氣體原子會釋放電子。除了原始的氣體粒子,你現在還有負電子和帶正電離子的混合物。這種帶電粒子的“電離氣體混合物”稱為等離子體; 除了固態,液態和氣態之外,等離子體被認為是物質可以存在的第四種狀態。使用ICP,氬氣構成等離子體的基礎,并且必須使用電磁流量計以極高的精度供應這種氣體。等離子體具有約7000攝氏度的非常高的溫度。因為等離子體必須始終具有正確的成分,所以精確且連續的氬氣流是重要的。為了保護外界免受這種高溫的影響,
調節霧氣
當具有待測化學元素的霧與等離子體碰撞時,這些元素也轉化為等離子體。這些元素吸收了很多能量,使它們進入激發態。元素不喜歡處于興奮狀態,因此他們試圖以較低的能量水平返回基態。在此過渡期間,元件發出的輻射是每個元素的特征。通過光譜儀測量該輻射,并且測量的輻射的強度與樣品中所討論的元素的量成正比。
由于每個元素都有自己特有的發射輻射波長集,因此您可以使用此技術同時識別多個元素。如果您有相關元素的校準曲線,或者您在過程早期將霧化器內部標準輸入,那么您也可以量化這些量。
光譜儀,ICP-AES或ICP-OES
AES部件內的光譜儀是鏡子,棱鏡,條,單色器/多色儀和探測器的組合,可引導并最終測量發射的輻射。為了防止對該過程的任何破壞 - 例如吸收含氧氣體的輻射 - 這些光學物體所在的區域不斷用氮氣沖洗。這種氣流不必非常精確,但必須具有高度可重復性。電磁流量計的使用對于確保這種可重復性至關重要。順便提一句,您可能會遇到ICP-OES(光學發射光譜法)這一術語,它是ICP-AES(原子發射光譜法)的替代名稱。這是同一技術的兩個不同名稱。
ICP-MS
ICP-MS是一種用于元素分析的類似技術; 最大的區別是檢測方法不是光學的。來自等離子體的帶電粒子進入質譜儀(MS); 這里,它們基于它們的質荷比分離,并且記錄這些帶電粒子中的每一個的相對比率。ICP-AES在大氣壓下進行,但ICP-MS需要真空。ICP-MS的檢出限低于ICP-AES。
在環境分析中,您不僅可以查看樣品中元素的總量,還可以查看元素是以游離形式還是以化合物的組分形式存在。舉例說明:無機砷化合物通常比有機砷化合物毒性更強化合物。您可以使用ICP-AES和ICP-MS來區分不同形式的元素,這一過程稱為“物種形成”。然而,這需要在ICP過程之前將不同形式彼此分離,例如通過離子交換色譜(IC)。因此,IC / ICP組合非常普遍。
用于ICP-AES的質量流量計和電磁流量計
首次發明ICP時,手動添加氣體。當ICP變為自動化時,氣體調節也是自動化的,并且引入了質量流量計。質量流量計和電磁流量計是ICP-AES中用于供應惰性氣體的裝置。如果您有良好的氣體調節,整個系統更準確,更穩定,可以降低檢測限。鑒于日益嚴格的質量和環境標準,這是有幫助的。
Bronkhorst為分析市場提供流量計; 我們的客戶包括許多大型分析設備供應商。這些客戶通常會提供特定的“歧管”解決方案。在這些解決方案中,多個功能被集成到一個單獨的主體中,為客戶定制。在空間越來越受限制的實驗室中,占地面積小的緊湊型儀器變得越來越重要。
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